JP7205368B2 - 物体検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波の送受信により物体を検知する物体検知装置に関する。

従来、この種の装置としては、例えば特許文献１に記載の物体検知装置が提案されている。この物体検知装置は、車両に搭載され、垂直指向性の異なる２種の送信波を時間差で送信する送信部と、反射波を受信する受信部と、反射波から各送信波由来の周波数成分を抽出する抽出部と、周波数成分から物体を検知する検知部とを備える。

この物体検知装置は、所定の到達範囲とされた第１の送信波を送信した後、その反射波を受信する前に、路面に到達し、かつ第１の送信波よりも到達範囲の広い第２の送信波を送信し、これらの反射波を受信する構成とされる。また、第１の送信波の振幅レベルが、車両から所定の距離にある路面からの反射波の受信レベルが所定基準値以下となる設定とされる一方で、第２の送信波の振幅レベルは、当該路面からの反射波の受信レベルが所定基準値よりも大きくなる設定とされている。そして、この物体検知装置は、受信した反射波から各送信波の周波数成分を抽出し、反射波を受信した時間により当該路面からの反射波を認識すると共に、各送信波の周波数成分の受信タイミングにより、路面上の障害物を検知する。

特開２０１８－５４５８１号公報

この種の物体検知装置においては、物体の検知精度をさらに向上することが求められている。例えば、上記の物体検知装置は、垂直指向性の異なる２種の送信波を用い、送信部の正面方向においては所定の高さ以上の障害物を検出できるが、これらの送信波が水平指向性も異なる場合には、水平方向における障害物の検出精度が不十分となり得る。

具体的には、２種の送信波の水平指向性が異なる場合、例えば、送信部に対して正面の方向にある物体と斜め前の方向にある物体とでは、それぞれの物体からの反射波の受信レベルが変化してしまう。つまり、送信部に対する物体の水平方向位置が変わると、当該物体からの反射波の受信レベルも変化することから、異なる水平方向位置において所定の高さ以上の物体を検知するためには、その水平方向位置に応じて受信レベルの基準値を変更しなければならない。しかしながら、周波数の異なる２種の送信波を送信するのみでは、この水平方向位置の変化を考慮することができず、正面方向以外の物体の検出精度を確保することができない。

本発明は、上記の点に鑑み、送信部に対する垂直方向に加えて、水平方向位置においても、物体の高さの検知精度が従来よりも高い物体検知装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の物体検知装置は、移動体に搭載され、物体を検知する物体検知装置（１）であって、駆動信号を生成する信号生成部（２０）と、入力された駆動信号に応じて超音波を探査波として送信する送信部（１０）と、超音波を受信して受信信号を生成する受信部（５０）と、送信部に対する水平方向における物体の位置を取得する水平位置取得部（７２）と、受信信号および物体の位置に基づいて物体の検知判定を行う信号判定部（７０）と、送信部と受信部とを有してなる１つのみのソナー部（１００）と、を備え、受信部は、少なくとも２つの指向性の異なる探査波の反射波を受信し、信号判定部は、受信信号に基づいて、水平方向における物体の位置と、物体の高さとを算出し、高さの算出においては水平方向に応じて設定される閾値を用い、算出された高さが所定の閾値以上の場合に物体が存在すると判定し、水平位置取得部は、ソナー部が、第１位置、および第１位置と異なる第２位置における探査波の送受信により得られた受信信号に基づいて、物体の位置を取得し、水平位置取得部は、第１位置におけるソナー部、および第２位置におけるソナー部のそれぞれによる探査波の送受信により得られた受信信号に基づいて、物体の位置を取得し、第２位置は、移動体の移動により生じる。

これによれば、指向性の異なる２つの探査波の送受信により得られる受信信号に加えて、水平位置取得部により物体の水平位置を取得し、物体の高さを算出する構成の物体検知装置となる。そして、水平位置取得部により、物体の水平位置を取得することで、指向性の異なる２種の探査波の送受信で得られる受信信号に基づく高さ算出の際に、物体の水平位置に応じて受信レベルの基準値を変更可能となる。つまり、水平方位が異なっていても、物体の高さ算出における基準値を水平位置に応じて変更できるため、物体の高さの算出精度が高く、従来よりも物体の検知精度が高い物体検知装置となる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態の物体検知装置の構成を示すブロック図である。 駆動信号の振幅および周波数の一例を示す図である。 送受信子の指向性の一例を示す図である。 物体の位置と垂直方位との関係を説明するための図である。 物体の位置と水平方位との関係を説明するための図である。 送受信子の指向性の他の一例を示す図である。 周波数の異なる２種の探査波の到達範囲の一例を示す図である。 垂直指向性の広い探査波を送信したときの反射波の振幅を示す図である。 垂直指向性の狭い探査波を送信したときの反射波の振幅を示す図である。 送受信子からの水平距離と垂直方位との関係を示す図である。 送受信子からの水平距離と振幅比との関係を示す図である。 判定の基準値と検知範囲とを示す図である。 水平方位の異なる２つの検知対象に対して、垂直指向性の広い探査波を送信したときの反射波の振幅の一例を示す図である。 水平方位の異なる２つの検知対象に対して、垂直指向性の狭い探査波を送信したときの反射波の振幅の一例を示す図である。 高低の周波数における垂直指向性の一例を示す図である。 高低の周波数における水平指向性の一例を示す図である。 図１５、図１６の指向性を有する高低の周波数に基づいて算出した、水平方位ごとの周波数比と物体の高さとの関係を示す図である。 １つのソナーによる検知対象への探査波の送信を示す図である。 ２つのソナーによる検知対象への探査波の送信を示す図である。 図１の物体検知装置の動作処理例を示すフローチャートである。 解析範囲および振幅の抽出方法について説明するための図である。 送受信子からの直線距離と振幅レベルの減衰量との関係を示す図である。 周波数差が小さいときの振幅レベルの差を示す図である。 周波数差が大きいときの振幅レベルの差を示す図である。 送受信子の周波数特性を示す図である。 送受信子の周波数特性を示す図である。 第２実施形態の物体検知装置の構成を示すブロック図である。 第３実施形態の物体検知装置の構成を示すブロック図である。 第４実施形態の物体検知装置の構成を示すブロック図である。 送信子と受信子とが別体とされた例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
第１実施形態の物体検知装置１について、図１～図２６を参照して説明する。

〔構成〕
本実施形態の物体検知装置１は、図１に示すように、送信部１０、信号生成部２０、送受信子３０、受信部５０および周波数分離部６０を有してなるソナー部１００を２つ有すると共に、制御部４０と、信号判定部７０とを備える。

物体検知装置１は、本実施形態では、制御部４０により２つのソナー部１００の駆動制御が行われ、これらのソナー部１００で得られた振幅値が信号判定部７０に出力されると共に、信号判定部７０が振幅値に基づいて物体の検知判定を行う構成とされている。物体検知装置１は、超音波ソナー装置であって、例えば車両等の移動体に搭載されて、移動体の外部の物体を検知するものである。本実施形態では、自動車等の車両に搭載された例について説明する。

なお、本実施形態では、説明の便宜上、２つのソナー部１００のうち第１位置に搭載されたものを「第１ソナー部１００Ａ」と称し、第１位置とは異なる第２位置に搭載されたものを「第２ソナー部１００Ｂ」と称することがある。ソナー部１００Ａ、１００Ｂの座標等の配置関係の情報については、後述する記憶媒体に予め格納される。

送信部１０は、超音波を探査波として送信するものであり、図１に示すように、送信回路１１と送受信子３０とにより構成される。送信部１０は、送信回路１１に信号生成部２０からの駆動信号が入力される構成となっており、信号生成部２０から入力された駆動信号に応じた探査波を送信する。駆動信号は、送受信子３０を駆動するための電気信号であって、探査波の周波数に対応する周波数を有しており、例えば時間経過に伴って所定パターンで変化する交流信号とされる。

信号生成部２０は、駆動信号として、超音波帯域の周波数を有するパルス信号を生成する。信号生成部２０は、少なくとも２つの周波数を有する駆動信号を生成する。例えば、信号生成部２０は、図２に示すように、周波数ｆ_Ｈの信号と周波数ｆ_Ｌ（＜ｆ_Ｈ）の信号とを間欠的に生成する。信号生成部２０が生成した駆動信号は、図１に示すように、送信回路１１に入力される。信号生成部２０は、後述する制御部４０から、送信指示、駆動信号の設定情報、等が送信される。

送信回路１１は、信号生成部２０から入力された駆動信号に昇圧等の処理を施し、これにより生成された信号を出力する。送信回路１１の出力信号は、送受信子３０に入力される。

送受信子３０は、送信部１０の一部として機能し、送信回路１１から入力された信号に応じて、車両の外側に向けて探査波を送信する。送受信子３０は、例えば、駆動信号により駆動されることで励振される電気機械変換素子（例えば圧電素子等）を備えるマイクロホンで構成される。また、送受信子３０は、受信部５０の一部としても機能し、受信波の音圧に応じた電圧を出力する。

受信部５０は、超音波を受信し、受信波の音圧に応じて受信信号を生成するものであり、図１に示すように、送受信子３０と受信回路５１とにより構成される。受信部５０が生成した受信信号は、周波数分離部６０で処理された後に信号判定部７０に入力され、信号判定部７０における物体の検知処理に用いられる。

受信回路５１は、送受信子３０の出力電圧に増幅等の処理を施すことで受信信号を生成し、出力する。受信回路５１が生成した受信信号は、周波数分離部６０に入力される。

周波数分離部６０は、受信回路５１からの受信信号にフィルタリング等の処理を施し、これにより生成された信号を出力する。周波数分離部６０は、図１に示すように、ＢＰＦ６１ａ、６１ｂと、振幅生成部６２ａ、６２ｂとを備える。

ＢＰＦ６１ａ、６１ｂは、バンドパスフィルタであり、所定の周波数帯域の信号を通過させ、他の周波数帯域の信号を遮断するものである。ＢＰＦ６１ａ、６１ｂの帯域は、制御部４０からの入力信号によって設定される。ＢＰＦ６１ａ、６１ｂの通過周波数帯域の中心周波数は、例えば、それぞれ、ｆ_Ｌ、ｆ_Ｈとされている。受信回路５１が生成した受信信号のうち、ＢＰＦ６１ａ、６１ｂを通過した信号は、振幅生成部６２ａ、６２ｂに入力される。

振幅生成部６２ａ、６２ｂは、入力された信号の振幅値を算出する。振幅値は、例えば、入力信号のゼロｔｏピークの測定値、入力信号のピークｔｏピークの測定値、入力信号の実効値、入力信号をエンベロープ処理した値、入力信号を平均パワーへ変換した値などのうちのいずれかが用いられ得る。

ＢＰＦ６１ａ、６１ｂおよび振幅生成部６２ａ、６２ｂにより、受信信号から２つの周波数ｆ_Ｌ、ｆ_Ｈに対応する２つの振幅が抽出される。なお、以下の説明において、周波数ｆ_Ｌ、ｆ_Ｈに対応する振幅をそれぞれＡ_Ｌ、Ａ_Ｈとする。

信号判定部７０は、受信信号に基づいて物体の検知判定を行うものであり、図１に示すように、振幅比算出部７１と水平位置取得部７２とにより構成される。信号判定部７０は、振幅比算出部７１が算出した振幅Ａ_Ｌと振幅Ａ_Ｈとの比である振幅比と、水平位置取得部７２により得られる物体の水平方向位置とに基づいて、物体が存在するか否かの判定を行う。具体的には、信号判定部７０は、振幅比と物体の水平位置とにより算出された物体の高さが所定の閾値以上であるか否かを判定する。信号判定部７０の判定結果は、制御部４０に送信される。

なお、後述する振幅比による物体の高さの算出に用いる閾値は、水平位置取得部７２で取得した物体の水平位置に応じて適宜変更される。この理由および信号判定部７０による判定の詳細については、後述する。また、物体の検知判定における物体の高さの閾値については、適宜変更されてもよい。

振幅比算出部７１は、周波数分離部６０から出力された信号に基づき、例えば、振幅比としてＡｒ＝Ａ_Ｈ／Ａ_Ｌを算出する。振幅比算出部７１が算出した振幅比は、信号判定部７０による物体の検知判定に用いられる。

水平位置取得部７２は、送信部１０に対する物体の水平位置の情報を取得するものである。検知対象の物体の３次元座標を（ｘ、ｙ、ｚ）として、水平位置取得部７２は、本実施形態では、２つのソナー部１００における超音波信号の送受信により得られるｘ、ｙ、ｚについての３つの数式に基づいて、物体の水平位置を算出する。

例えば、３つの数式のうち２つは、第１ソナー部１００から得られる「物体と第１ソナー部１００の送信部１０との距離」の関数、および「２つの周波数の振幅差または振幅比」の関数である。残り１つの数式は、例えば、第２ソナー部１００から得られる「物体と第２ソナー部１００の送信部１０との距離」の関数、または「２つの周波数の振幅差または振幅比」の関数とされる。この詳細については、後述する。

制御部４０、信号判定部７０等は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従って各種演算等の処理を実行する。ＲＯＭ等には、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリも含まれる。ＲＯＭおよびＲＡＭは、非遷移的実体的記憶媒体である。

以上が、本実施形態の物体検知装置１の基本的な構成である。

次に、物体検知装置１による物体検知について、順を追って説明する。

〔直線距離の算出〕
まず、ＴＯＦ（Time of Flightの略）による物体とソナーとの直線距離の算出について説明する。

この種の物体検知装置は、ソナーからの探査波の送信からその反射波の受信までの時間、すなわちＴＯＦに基づき、物体とソナーとの直線距離Ｌを算出できる。例えば、探査波が超音波である場合において、音速をｃとすると、直線距離Ｌは、Ｌ＝ｃ×ＴＯＦ／２の式により算出される。

しかしながら、この方法では、物体とソナーとの直線距離が判明するものの、物体の高さを調べることが困難である。物体とソナーとの直線距離が判明しても、例えば、検知された物体が、物体検知装置が搭載された車両に衝突する可能性がある壁等の障害物であるか、もしくは車体に衝突する可能性の少ない、低い段差等であるかについては、判定することができない。

本発明者らは、鋭意検討の結果、超音波である探査波の周波数と指向性との関係に着目し、障害物となる物体と他の物体との識別を可能にする構成を考案した。

〔探査波の周波数と指向性〕
続いて、探査波の周波数と指向性との関係について、図３～図７を参照して説明する。なお、図３、図６では、後述する方位が０°のときの振幅レベルを破線で示している。また、図４に示す「路面段差」とは、例えば輪止め等、通路の路面からの突出高さが小さい段差を指し、車体に衝突する可能性のある「障害物」として検知される必要性が低い物体である。

マイクロホン等で構成される送受信子３０は、例えば図３に示すように、垂直方位および水平方位が大きくなるにつれて探査波の振幅レベルが小さくなる指向性特性を持っている。

垂直方位は、図４に示すように、鉛直方向を法線方向とする水平面であって送受信子３０を通る面と、送受信子３０と物体とを結ぶ直線とのなす角度で定められる。図４に示す例では、送受信子３０の正面に位置する壁Ｗ１は、垂直方位が０°である。路面段差は、垂直方位が０°より大きい。なお、車両が天井のある通路に位置する場合において、天井に図示しない梁等の天井段差があるとき、天井段差の垂直方位も０°よりも大きくなる。

水平方位は、図５に示すように、上記の送受信子３０を通る水平面において、送受信子３０の正面方向と、送受信子３０と物体とを結ぶ直線とのなす角度で定められる。図５に示す例では、送受信子３０の正面に位置する壁Ｗ１および路面段差は、水平方位が０°である。送受信子３０の斜め前方に位置する壁Ｗ２は、水平方位が０°よりも大きい。

送受信子３０とは異なる高さに向かって進む探査波は、送受信子３０から水平面に平行な方向に進む探査波に比べて、その振幅レベルが小さい。したがって、送受信子３０とは異なる高さにある物体からの反射波は、送受信子３０の正面に位置する物体からの反射波に比べて、その振幅レベルが小さくなる。これは、上記した垂直方位だけでなく、水平方位についても同様である。

ここで、指向性特性は、送受信子３０の送信面の大きさ、送信波の波長、送信面の振動モード、等により変わることが知られている。送信面の大きさが一定である場合には、送信信号の周波数を変えることにより、指向性を変えることができる。また、振動モードが同じである場合、一般的には、図３に示すように、周波数の高いｆ_Ｈは、周波数の低いｆ_Ｌに比べて、その指向性が狭くなる。なお、周波数差が小さい場合、振動モードが同じであることが多い。

ただし、２種の探査波の周波数差が大きいと、送信面の振動モードが変化する場合があり、周波数の高低と指向性の狭広との関係が逆転することがある。振動モードによっては、例えば、図６に示すように、周波数の高いｆ_Ｈは、周波数の低いｆ_Ｌに比べて、その指向性が広くなり得る。

また、図３または図６に示すように、垂直方位が大きいほど、周波数の違いによる指向性の差が大きくなり、垂直方位が小さいほど、周波数の違いによる指向性の差が小さくなる。言い換えると、物体の垂直方位が大きいほど、周波数の違いによる反射波の振幅レベルの差が大きくなり、物体の垂直方位が小さいほど、周波数の違いによる反射波の振幅レベルの差が小さくなる。

なお、車両に取り付けられたソナーによる、車載型の物体検知装置１は、垂直方位の指向性（垂直指向性）が狭くなる一方で、水平方位の指向性（水平指向性）は広くなるように設定され得る。この場合には、図３および図６に示されているように、周波数の違いによる指向性の違いは、垂直方向に表れ、水平方向では、垂直方向に比べてその違いが小さくなる。

このように、探査波の周波数の違いに伴う、反射波の受信信号の振幅レベルの違いの発生態様は、物体の垂直方位によって変化する。例えば、送受信子３０が図３に示す特性を有する場合には、周波数の違いに伴う指向性の違いによって、図７に示すように探査波が届く範囲が変化する。

なお、図７に示す領域Ｒ_Ａは、指向性が広い低周波数ｆ_Ｌの探査波の到達範囲である。領域Ｒ_Ｂは、指向性が狭い高周波数ｆ_Ｈの探査波の到達範囲である。つまり、垂直指向性の広い探査波は、送受信子３０の正面の壁等に加え、路面等にも到達しやすい。一方、垂直指向性の狭い探査波は、送受信子３０の正面の壁等には到達するが、路面や通路の天井等の垂直方位が大きい部分には到達しにくい。また、ここでいう高周波数、低周波数とは、相対的な周波数の高低を意味する。

〔振幅比に基づく物体検知〕
振幅比に基づく物体の検知について、図８～図１２を参照して説明する。なお、ここでは、水平方位０°における物体の検知を代表例として説明する。

図１１では、物体が衝突可能性のある所定の高さ以上の壁である場合における理論値（計算値）を破線で示し、物体が路面段差である場合の理論値（計算値）を一点鎖線で示している。図１２では、Ａ_Ｈ＝Ａ_Ｌのときの振幅比を破線で示している。

垂直指向性の広い探査波を送信した場合には、図８に示すように、送受信子３０の正面の壁Ｗ１からの反射波と、路面の段差等からの反射波との間で、振幅に大きな違いは生じない。一方、垂直指向性の狭い探査波を送信した場合には、図９に示すように、送受信子３０の正面の壁Ｗ１からの反射波と、路面の段差等からの反射波との間で、振幅に大きな違いが生じる。具体的には、送受信子３０の正面の壁Ｗ１からの反射波に比べて、路面の段差等からの反射波の振幅が、格段に小さくなる。

上記の性質を利用し、物体の検知判定に用いるため、振幅比算出部７１は、低周波数ｆ_Ｌの振幅Ａ_Ｌと高周波数ｆ_Ｈの振幅Ａ_Ｈとの振幅比Ａｒを算出する。そして、信号判定部７０は、送受信子３０における周波数ｆ_Ｌと周波数ｆ_Ｈとの指向性特性に応じて、振幅比Ａｒが所定の基準値以上であるか否か、または所定の基準値以下であるか否かについて判定する。

例えば、図３に示すように、送受信子３０における周波数ｆ_Ｌの指向性が周波数ｆ_Ｈの指向性よりも広い場合には、信号判定部７０は、振幅比Ａｒが所定の基準値以上であるか否かを判定する。一方、図６に示すように、送受信子３０における周波数ｆ_Ｌの指向性が周波数ｆ_Ｈの指向性よりも狭い場合には、信号判定部７０は、振幅比Ａｒが所定の基準値以下であるか否かを判定する。これらのいずれの場合においても、肯定判定のときには、所定の高い以上の物体が所定の検知範囲内にあることを意味し、否定判定のときには、所定の高い以上の物体が所定の検知範囲内の外にあることを意味する。

ここでいう「所定の検知範囲」とは、送受信子３０の指向軸を中心として、所定の高さおよび幅を有する領域である。「指向軸」とは、送受信子３０からの直線距離を変化させたときの、探査波強度が最高となる点の軌跡と略一致する直線である。「指向軸」は、典型的には、送受信子３０の中心軸と略一致する。また、「所定の高さおよび幅」は、送受信子３０からの直線距離に応じて変化し得る。「所定の検知範囲」の、指向軸と直交する仮想平面による断面形状は、典型的には円形である。

なお、上記では、振幅比Ａｒ＝Ａ_Ｈ／Ａ_Ｌである例について説明したが、振幅比Ａｒ＝Ａ_Ｌ／Ａ_Ｈであってもよい。この場合には、信号判定部７０は、例えば、送受信子３０における指向性が周波数ｆ_Ｈ＜周波数ｆ_Ｌのとき、振幅比Ａｒが所定の基準値以上であるか否かを判定する。一方、送受信子３０における指向性が周波数ｆ_Ｈ＞周波数ｆ_Ｌのときには、信号判定部７０は、振幅比Ａｒが所定の基準値以下であるか否かを判定する。この場合であっても、肯定判定では、所定の高い以上の物体が所定の検知範囲内にあることを意味し、否定判定では、所定の高い以上の物体が所定の検知範囲内にないことを意味する。

また、振幅比としてＡＲ＝Ｋ×ｌｏｇ（Ａ_Ｈ／Ａ_Ｌ）＝Ｋ×ｌｏｇ（Ａ_Ｈ）－Ｋ×ｌｏｇ（Ａ_Ｌ）を用いてもよい。振幅比ＡＲは、「対数振幅比ＡＲ」とも称され得る。定数Ｋは、典型的には２０である。定数Ｋが２０である場合、対数振幅比ＡＲは、「デシベル差」とも称され得る。すなわち、「振幅比」は、２つの振幅同士の算術的な除算値には限定されず、デシベル差をも含む概念である。

路面段差の垂直方位は、図１０に示すように、送受信子３０からの水平距離が短いほど大きい。そのため、送受信子３０の正面の壁Ｗ１からの反射波についての振幅比は、図１１に示すように、送受信子３０からの水平距離によらずほぼ一定である。これに対し、路面等からの反射波についての振幅比は、送受信子３０からの水平距離が短いほど小さくなる。

このことを考慮して、振幅比Ａｒと比較する基準値は、例えば図１２に示すように、送受信子３０からの直線距離が短いほど小さくなるように設定される。なお、この直線距離は、ＴＯＦに基づいて算出され得る。送受信子３０が図３に示す特性を有する場合には、信号判定部７０は、振幅比ＡｒすなわちＡ_Ｈ／Ａ_Ｌが所定の基準値以上であるか否かを判定する。肯定判定の場合には、物体が検知範囲の中にあることを意味し、否定判定の場合には、物体が検知範囲の外にあることを意味する。

なお、図１１に示す残響範囲は、探査波の送信による送受信子３０の残響が検出される範囲である。ＴＯＦから測定した直線距離が所定値よりも短い場合には、信号判定部７０は、受信信号が残響によるものと判定し、物体の検知判定を行わない。

〔物体検知における水平位置による補正〕
物体検知における水平位置による補正について、図１３～図１７を参照して説明する。図１５、図１６では、低周波数ｆ_Ｌの指向性を破線で、高周波数ｆ_Ｈの指向性を一点鎖線で示している。図１７では、水平方位ごとに振幅比とこれにより算出される物体の高さとの関係をシミュレートした結果を示しており、水平方位０°を実線で、水平方位３０°を破線で、水平方位４５°を一点鎖線で示している。

上記では、指向性の異なる２種の探査波を用い、これらの反射波の振幅比に基づいて物体を検知できることについて説明した。しかしながら、２種の探査波において、垂直指向性だけでなく、水平指向性も異なる場合には、検知対象の水平位置（水平方位）の違いにより振幅レベルも変化してしまい、物体の判別が困難となり得る。

具体的には、図５に示すように、水平方位０°に段差が存在し、水平方位２０°に壁Ｗ２が存在する場合を想定する。この場合、指向性の広い探査波を送信したとき、振幅レベルが水平方位により変化する結果、図１３に示すように、水平方位０°にある段差からの反射波と、水平方位２０°にある壁Ｗ２からの反射波との間で、振幅に大きな違いは生じないことがある。また、指向性の狭い探査波を送信したときについても、図１４に示すように、水平方位０°にある段差からの反射波と、水平方位２０°にある壁Ｗ２からの反射波との間で、振幅に大きな違いは生じない状態となり得る。

つまり、この場合、水平方位０°の路面段差と水平方位２０°にある壁Ｗ２との間において、これらの高さが異なるにも関わらず、その振幅比がほとんど変わらないこととなるため、単に振幅比だけでは、これらの物体の判別をすることができない。

また、本発明者らは、図１５および図１６に示すように、垂直指向性および水平指向性の異なる周波数ｆ_Ｌ、ｆ_Ｈの探査波を例に、これらの反射波の周波数比と物体の高さとの相関関係のシミュレートを行った。その結果、図１７に示すように、物体の高さは、同じ振幅比であっても、物体の水平方位ごとに異なることが判明した。

例えば、振幅比１．４を基準値とした場合、信号判定部７０は、水平方位０°の場合には、高さ０．２ｍ以上の物体を検知できる一方で、水平方位３０°の場合には、高さ０．５ｍ以上の物体を検知できるが、０．５ｍ未満の物体を検知できない。

この結果は、水平方位が異なる場合において、同一の所定高さ以上の物体を検知するためには、水平方位に応じて基準値を適宜変更する必要があることを意味する。例えば、異なる水平方位において、高さ０．２ｍ以上の物体を検知する構成とする場合には、振幅比の基準値は、水平方位０°については１．４、水平方位３０°については３．０、水平方位４５°については６．６とされる必要がある。

逆に言えば、物体の水平位置を取得し、物体の水平位置に応じた振幅比の基準値を設定した上で、算出した振幅比が基準値以上または基準値以下であるかを判定することで、いずれの水平方位であっても、所定の高さ以上の物体を検知できることになる。

そこで、本実施形態の物体検知装置１は、異なる水平方位において同一の所定高さ以上の物体を検知するため、水平位置取得部７２により物体の水平方位（水平位置）を取得し、これに応じて、振幅比の基準値を補正して物体の高さを算出する構成とされる。

なお、上記した水平方位ごとの振幅比と物体の高さとの相関データは、例えばデータテーブル化され、記憶媒体に格納されており、必要に応じてＣＰＵから読み込まれる。

〔水平位置取得部による水平位置の算出〕
水平位置取得部７２による物体の水平位置の取得について、図１８、図１９を参照して説明する。

なお、図１８、図１９では、便宜的に、検知対象の物体Ｘの３次元座標を（ｘ、ｙ、ｚ）とし、第１ソナー部１００Ａを構成する第１の送受信子３０の３次元座標を（ｘ１、ｙ１、ｚ１）としている。図１９では、第２ソナー部１００Ｂを構成する第２の送受信子３０の３次元座標を（ｘ２、ｙ２、ｚ２）とすると共に、見易くするため、第２ソナー部１００Ｂの送受信子３０からの２つの探査波のうち１つを省略している。

図１８に示すように、検知対象の物体に、送受信子３０から２つの指向性を有する探査波を送信し、これらの反射波を計測する２周波計測によって、物体に対して２つの式が得られる。具体的には、第１ソナー部１００Ａによる２周波計測により、以下に示す、物体と第１の送受信子３０との間の距離Ｄ１の関数、および第１ソナー部１００Ａでの振幅比Ｒ１の関数の２つの数式が得られる。

Ｄ１＝ｄ（ｘ－ｘ１、ｙ－ｙ１、ｚ－ｚ１）・・・（１）
Ｒ１＝ｒ（ｘ－ｘ１、ｙ－ｙ１、ｚ－ｚ１）・・・（２）
しかしながら、未知数がｘ、ｙ、ｚの３つであるため、上記の２式のみでは、ｘ、ｙ、ｚを算出できず、物体の水平位置を求めることができない。そこで、本実施形態では、第１ソナー部１００Ａとは異なる位置に搭載された第２ソナー部１００Ｂによる２周波計測により、さらに、以下に示す（３）または（４）の数式を加えて、物体の水平位置の座標を取得する。

Ｄ２＝ｄ（ｘ－ｘ２、ｙ－ｙ２、ｚ－ｚ２）・・・（３）
Ｒ２＝ｒ（ｘ－ｘ２、ｙ－ｙ２、ｚ－ｚ２）・・・（４）
なお、（３）式は、物体と第２の送受信子３０との間の距離Ｄ２の関数である。（４）式は、第２ソナー部１００Ｂでの振幅比Ｒ２の関数である。

また、物体の水平位置の座標計算は、（Ａ）連立方程式として算出する、（Ｂ）ｄ関数において、２つのソナー部１００による計測が同一平面であると仮定し、Ｚ＝０として、Ｄ１、Ｄ２からｘ、ｙを算出する、の２つが挙げられるが、どちらで行われてもよい。（Ａ）の場合には、算出処理が複雑になるため、計算コストがかかるものの、正確な数値が得られる。（Ｂ）の場合には、近似により算出処理が簡便化されるため、計算コストが下がり、処理効率が高くなる利点がある。車載用途のように部品点数をできるだけ少なくすることが望まれる場合には、処理効率を優先する（Ｂ）の算出方式が好ましい。

〔動作処理例〕
次に、物体検知装置１における動作処理の一例について、図２０、図２１を参照して説明する。

受信部５０が生成する受信信号の振幅が所定の振幅閾値よりも大きくなると、ＣＰＵは、ステップＳ１の処理を実行する。ステップＳ１では、周波数分離部６０は、受信信号を２つの周波数ｆ_Ｌ、ｆ_Ｈに対応する周波数成分に分離し、分離された２つの周波数ｆ_Ｌ、ｆ_Ｈに対応する周波数成分のそれぞれにおける振幅Ａ_Ｌ、Ａ_Ｈを抽出する。

例えば、所定の時間範囲を解析範囲として、周波数分離部６０は、受信信号のうち解析範囲に含まれる部分から振幅Ａ_Ｌ、Ａ_Ｈの抽出を行う。解析範囲は、例えば図２１に示すように、受信信号の振幅が振幅閾値を超えた時刻を基準として設定される。また、解析範囲を、受信信号の振幅がピークをとる時刻、あるいは、受信信号の立ち上がり開始時刻を基準として設定してもよい。また、解析範囲を、基準とされた時刻から一定時間としてもよいし、基準とされた時刻の前後の一定時間としてもよい。解析範囲の基準時刻を、受信信号の振幅ではなく、受信信号の立ち上がり開始時刻等の所定時刻とすることで、判定精度がより一層向上し得る。

周波数分離部６０は、例えば図２１に示すように、ＢＰＦ６１ａを通過した受信信号の振幅波形のうち解析範囲に含まれる部分から、振幅生成部６２ａにより、周波数ｆ_Ｌに対応する振幅Ａ_Ｌを抽出する。また、周波数分離部６０は、ＢＰＦ６１ｂを通過した受信信号の振幅波形のうち解析範囲に含まれる部分から、振幅生成部６２ｂにより、周波数ｆ_Ｈに対応する振幅Ａ_Ｈを抽出する。

ステップＳ２では、振幅比算出部７１は、振幅比Ａｒを算出する。続いて、ステップＳ３では、前述のように、水平位置取得部７２は、第１ソナー部１００Ａおよび第２ソナー部１００Ｂにおける２周波計測により得られた３つの数式を用いて、物体の水平位置を算出する。

ステップＳ４では、信号判定部７０により前述したように振幅比Ａｒと基準値との比較が行い、振幅比Ａｒが所定範囲内にあるか否かを判定する。

ステップＳ４にて肯定判定の場合、ＣＰＵは、処理をステップＳ５に進める。ステップＳ５では、信号判定部７０は、例えば、物体の水平位置に応じたデータテーブルにより、振幅比Ａｒに対する基準値を水平位置ごとに設定する。その上で、信号判定部７０は、振幅比が水平位置に対応した閾値以上であるか否かを判定する。

ステップＳ５にて肯定判定の場合、信号判定部７０は、制御部４０に反射波情報を送信して、受信処理を終了する。反射波情報として、例えば、反射波に含まれる周波数のパターン、ＴＯＦ、波高値等が送信される。制御部４０は、送信された反射波情報に応じて、衝突回避動作等を行う。

ステップＳ４またはステップＳ５にて否定判定の場合には、ステップＳ６が実行されずに受信処理が終了する。すなわち、振幅比Ａｒと基準値との比較結果、または、受信信号の振幅と振幅閾値との比較結果によって、所定の高さ以上の物体が検知範囲の内にないと判定された状況においては、衝突回避動作等が行われずに、受信処理が終了する。

以上説明したように、本実施形態の物体検知装置１は、２つの周波数を有する探査波を送信し、受信信号から周波数ごとに振幅を抽出し、抽出した２つの振幅比を算出する。そして、水平位置取得部７２により物体の水平位置を取得した後、信号判定部７０は、その水平位置に応じて振幅比の基準値（閾値）を設定し、振幅比と基準値との対比を行うことで、物体が所定の高さ以上であるか否かを判定する。これにより、車体に接触する可能性のある物体と他の物体とを判別することができる。

なお、超音波は、空気中を伝播中に、風および温度ムラ等による空気の揺らぎの影響を受けることで、振幅が変動する。この振幅の変動量は、同じ伝播経路を同じ時刻に伝播した超音波に対しては同じように作用する。一方、互いに周波数の異なる２つの超音波の発信開始からこれらの同じ物体による反射波の受信終了までの時間は、空気の揺らぎの変化速度に対して極めて短い。このため、互いに周波数の異なる２つの超音波の発信は、空気の揺らぎの変化速度に対しては、ほぼ同じタイミングであるものと取り扱うことが可能である。これは、反射波の受信についても同様である。よって、ほぼ同じタイミングで送信され同じ物体から反射してきた２つ周波数の超音波における、反射波が受けた振幅変動量は、ほぼ同じとなる。したがって、２つの周波数の反射波について、振幅の比を取ることにより、空気の揺らぎの影響をキャンセルすることができる。そのため、２つの周波数に対応する２つの振幅を比較する方法では、空気揺らぎ等による振幅レベルの変化の影響を緩和し、物体の判定精度を向上させることができる。

〔直線距離と振幅レベルの減衰量〕
次に、反射波の振幅レベルと物体との直線距離との関係について、図２２を参照して説明する。

図２２では、「ｆ_Ｌ」は、周波数ｆ_Ｌにおける振幅すなわち受信電圧Ｖ_ｒＬを示す。また、「ｆ_Ｈ」は、周波数ｆ_Ｈにおける振幅すなわち受信電圧Ｖ_ｒＨを示す。

反射波の振幅は、図２２に示すように、物体との距離が大きいほどその減衰が大きい。また、その減衰量は、周波数が高いほど大きくなる。これに対して、本実施形態のように振幅比を用いる方法では、距離によって発生する減衰量の影響を低減し、物体の判定精度を向上させることができる。

周波数の違いにより発生する距離に応じて発生する減衰量の差は、周波数から理論的に導くこともできる。信号判定部７０において、ＴＯＦから算出された物体との直線距離に応じて、振幅の比較に用いる基準値を理論的に求めた減衰量差で補正することで、周波数の差が大きく減衰量の差が大きいときにも、判定精度を向上させることができる。また、信号判定部７０において、２つの振幅を該直線距離に応じて補正した後に比較することでも、同様に判定精度を向上させることができる。図２２に示すような距離減衰特性は、実測または理論式によって求めることができ、基準値や振幅の補正量は、この距離減衰特性に基づいて設定することができる。

〔周波数の選定〕
図２３、図２４に示すように、周波数ｆ_Ｌとｆ_Ｈとの差が大きいほど、指向性の差が大きくなるため、反射波の振幅レベルの差が大きくなり、物体が検知範囲にあるか否かの判定精度が向上する。しかしながら、周波数ｆ_Ｌ、ｆ_Ｈが送受信子３０の共振帯域から外れると、探査波の振幅および受信感度が低下して、長距離検知性能が低下する。したがって、検知性能を維持しつつ判定精度を向上させるためには、これら２つの周波数のうちの一方を共振周波数よりも高く設定し、他方を共振周波数よりも低く設定することが望ましい。さらには、送受信子３０の共振帯域の上限値と下限値とをそれぞれｆ_Ｈ、ｆ_Ｌとして選定することがより望ましい。

例えば、送受信子３０の共振周波数をｆ_０とし、ｆ_０を中心周波数として、中心周波数±３％の範囲を共振帯域とする場合には、中心周波数＋３％をｆ_Ｈとし、中心周波数－３％をｆ_Ｌとすることが望ましい。

また、本実施形態のように周波数ｆ_Ｈの探査波と周波数ｆ_Ｌの探査波とを間欠的に送信する場合には、２つの探査波の間隔が長いと、空気揺らぎ等による振幅Ａ_Ｈ、Ａ_Ｌの変動量に差が生じやすい。そのため、２つの探査波の間隔を短くすることが望ましい。

また、長距離検知性能は、２つの周波数の探査波のうち振幅が小さい方がボトルネックとなって決まる。そのため、送受信子３０の正面にある物体からの反射波の振幅が、図２５に示すように周波数ｆ_Ｌとｆ_Ｈとで等しくなるように、２つの周波数を設定することが望ましい。

例えば、送受信子３０の正面において、周波数ｆ_Ｌ、ｆ_Ｈに対応する探査波の振幅レベルが等しくなるように、または、送受信子３０の正面に位置する物体からの反射波の振幅レベルが等しくなるように駆動信号を生成することが望ましい。なお、ここでの振幅レベルが等しいことには、振幅レベルが完全に等しいことだけでなく、振幅レベルが略等しいことも含まれる。

送受信子３０の正面に位置する物体からの反射波の振幅レベルが異なる場合、例えば振幅比をＡＲ＝２０ｌｏｇ（Ａ_Ｈ／Ａ_Ｌ）として、ＡＲ≠０となる場合には、この振幅比ＡＲに基づいて計測結果の振幅比を補正すればよい。あるいは、振幅比の判定に用いる基準値を振幅比ＡＲだけオフセットすればよい。

また、高い周波数ｆ_Ｈの超音波は、低い周波数ｆ_Ｌの超音波よりも距離減衰が大きいので、長距離検知の場合には、図２６に示すように、周波数ｆ_Ｈの探査波の振幅が周波数ｆ_Ｌの探査波の振幅より大きくなるように、周波数ｆ_Ｌ、ｆ_Ｈを選定してもよい。

また、物体の高さを判定する性能を重視する場合には、指向性の差が最大となるように周波数ｆ_Ｌ、ｆ_Ｈを選定することが望ましい。ただし、周波数ｆ_Ｌ、ｆ_Ｈが送受信子３０の帯域から外れると長距離検知性能が低下するため、この場合にも送受信子３０の帯域に含まれるように周波数ｆ_Ｌ、ｆ_Ｈを選定することが望ましい。

本実施形態によれば、物体検知装置１は、周波数が異なることでその指向性の異なる２つの探査波による２周波計測を２つのソナー部１００で行い、物体の水平位置を取得しつつ、物体から指向性の異なる２つの反射波の振幅比を算出する。また、複数の周波数に対応する反射波の受信信号における振幅に基づいて物体の検知判定を行うことで、空気揺らぎ等による振幅レベルの変化の影響を緩和することができる。そして、物体検知装置１は、物体の水平位置に応じてこの振幅比の基準値を変更した上で、物体の検知判定を行うことにより、水平方位における物体の高さの検出精度が従来よりも高い構成となる。

（第２実施形態）
第２実施形態の物体検知装置１について、図２７を参照して説明する。

本実施形態の物体検知装置１は、図２７に示すように、送信部１０、信号生成部２０、送受信子３０、受信部５０および周波数分離部６０を有してなるソナー部１００を１つのみ有する構成とされている。そして、水平位置取得部７２は、本実施形態では、物体検知装置１が搭載された車両の移動前後において受信部５０が受信した反射波に基づいて、送信部１０に対する物体の水平位置情報を取得する構成とされている。本実施形態の物体検知装置１は、上記の点において上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。

ソナー部１００は、本実施形態では、物体検知装置１が搭載された車両の移動前後において、送受信子３０から指向性の異なる２種の探査波を送信した後、その反射波を受信する。つまり、本実施形態では、車両の移動前におけるソナー部１００の位置が「第１位置」に相当し、車両の移動後におけるソナー部１００の位置が「第２位置」に相当する。言い換えると、第２位置は、車両等の移動体の移動により生じる位置ともいえる。

水平位置取得部７２は、本実施形態では、例えば、水平位置取得部７２は、第１位置における物体との距離、および第２位置における物体との距離に基づき、三辺測量により物体のｘｙ座標（すなわち平面座標）を算出し、水平位置を取得してもよい。この場合、水平位置取得部７２は、算出の簡略化のため、第１位置および第２位置における測距距離が同一平面であると仮定し、ｚ座標をゼロとして平面座標を算出する。

これにより、ソナー部１００を１つのみ有する構成であっても、水平位置取得部７２は、検知対象の物体の水平位置を取得することが可能となる。

なお、車両の移動位置は、例えば、舵角センサにより得られる舵角、車速センサ等により得られる車速、ジャイロセンサにより得られる角速度等の情報に基づいて取得され得るが、これに限定されるものではない。

本実施形態によれば、物体検知装置１が搭載された移動体の移動前後における２周波計測を行い、算出した２種の反射波の振幅比と、物体の水平位置とに基づいて、物体の検知判定をすることにより、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。また、ソナー部１００が１つ有する構成であれば足りるため、部品点数が少なくなり、製造コストの低減効果も得られる。

（第３実施形態）
第３実施形態の物体検知装置１について、図２８を参照して説明する。

本実施形態の物体検知装置１は、図２８に示すように、上記第２実施形態と同様に、ソナー部１００を１つのみ有する構成とされている。そして、ソナー部１００は、本実施形態では、指向性切替部８０をさらに有してなる。また、水平位置取得部７２は、本実施形態では、指向性切替部８０による送受信子３０の位置変更前後における２周波計測に基づいて、物体の水平位置を算出する。本実施形態の物体検知装置１は、上記の点において上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。

ソナー部１００は、本実施形態では、指向性切替部８０により、探査波の送信方向が変更されることが可能な構成とされている。ソナー部１００は、指向性切替部８０により第１位置または第２位置とされ、その指向性が切り替えられる。言い換えると、第２位置は、本実施形態では、指向性切替部８０により生じるともいえる。

水平位置取得部７２は、１つのソナー部１００を用いた、第１位置および第２位置それぞれにおける２周波計測により、物体の水平位置を取得する。

指向性切替部８０は、例えば、送受信子３０の向きを変更するための駆動部とされる。この場合、ソナー部１００は、「首振りソナー」と称され得る。

また、指向性切替部８０は、例えば、ソナー部１００が複数の送信部１０を備える構成とされる場合には、探査波を送信する送信部を切り替える切替部とされてもよい。この場合、ソナー部１００は、「ソナーアレイ」と称され得る。

いずれの場合であっても、指向性切替部８０の作動により探査波の送信方向を切り替えることが可能となる。

本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。また、上記第２実施形態と同様に、部品点数が少なくなり、製造コストの低減効果も期待される。

（第４実施形態）
第４実施形態の物体検知装置１について、図２９を参照して説明する。

本実施形態の物体検知装置１は、上記第２実施形態と同様に、ソナー部１００を１つのみ有する構成とされると共に、移動体の外部情報を取得する外部情報取得部９０をさらに備える。そして、水平位置取得部７２は、外部情報取得部９０から物体の水平位置を取得する。本実施形態の物体検知装置１は、これらの点が上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。

外部情報取得部９０は、例えば、車両の外部を撮影するカメラや、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Rangingの略）等のように超音波とは異なる第２の探査波の送受信を行う任意のセンサとされる。外部情報取得部９０は、撮像もしくは第２の探査波の送受信により、少なくともソナー部１００による探査波の送信方向の所定範囲を含む所定領域の情報を取得する。外部情報取得部９０は、例えば三辺測量等の公知の方法により、物体の水平位置を算出する構成とされ得る。

なお、外部情報取得部９０は、撮像等により得られる信号を水平位置取得部７２に出力する構成とされてもよく、この場合には、水平位置取得部７２が外部情報取得部９０から得られた信号に基づいて物体の水平位置を算出する。

本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。

（他の実施形態）
本発明は、実施例に準拠して記述されたが、本発明は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本発明は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらの一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本発明の範疇や思想範囲に入るものである。

（１）例えば、上記各実施形態では、ソナー部１００が、送信部１０の送信子と受信部５０の受信子とが一体とされた送受信子３０を備える例について説明した。しかしながら、図３０に示すように、ソナー部１００は、送受信子３０の代わりに、送信子３１と受信子３２とを有し、送信部１０が送信回路１１と送信子３１とにより構成され、受信部５０が受信回路５１と受信子３２とにより構成されてもよい。

（２）制御部４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を備えた周知のマイクロコンピュータに限定されない。例えば、制御部４０は、上記のような動作を可能に構成されたデジタル回路、例えばゲートアレイ等のＡＳＩＣ（APPLICATION SPECIFIC INTEGRATED CIRCUITの略）であってもよい。信号判定部７０等についても同様である。

１ 物体検知装置
１０ 送信部
２０ 信号生成部
５０ 受信部
７０ 判定部
７２ 水平位置取得部
８０ 指向性切替部
９０ 外部情報取得部
１００ ソナー部

Claims (4)

1. 移動体に搭載され、物体を検知する物体検知装置（１）であって、
   駆動信号を生成する信号生成部（２０）と、
   入力された前記駆動信号に応じて超音波を探査波として送信する送信部（１０）と、
   超音波を受信して受信信号を生成する受信部（５０）と、
   前記送信部に対する水平方向における前記物体の位置を取得する水平位置取得部（７２）と、
   前記受信信号および前記物体の位置に基づいて、前記物体の検知判定を行う信号判定部（７０）と、
   前記送信部と前記受信部とを有してなる１つのみのソナー部（１００）と、を備え、
   前記受信部は、少なくとも２つの指向性の異なる前記探査波の反射波を受信し、
   前記信号判定部は、前記受信信号に基づいて、前記水平方向における前記物体の位置と、前記物体の高さとを算出し、前記高さの算出においては前記水平方向に応じて設定される閾値を用い、算出された前記高さが所定の閾値以上の場合に前記物体が存在すると判定し、
   前記水平位置取得部は、前記ソナー部が、第１位置、および前記第１位置と異なる第２位置における前記探査波の送受信により得られた前記受信信号に基づいて、前記物体の位置を取得し、
   前記水平位置取得部は、前記第１位置における前記ソナー部、および前記第２位置における前記ソナー部のそれぞれによる前記探査波の送受信により得られた前記受信信号に基づいて、前記物体の位置を取得し、
   前記第２位置は、前記移動体の移動により生じる、物体検知装置。
2. 移動体に搭載され、物体を検知する物体検知装置（１）であって、
   駆動信号を生成する信号生成部（２０）と、
   入力された前記駆動信号に応じて超音波を探査波として送信する送信部（１０）と、
   超音波を受信して受信信号を生成する受信部（５０）と、
   前記送信部に対する水平方向における前記物体の位置を取得する水平位置取得部（７２）と、
   前記受信信号および前記物体の位置に基づいて、前記物体の検知判定を行う信号判定部（７０）と、
   前記送信部と前記受信部とを有してなる１つのみのソナー部（１００）と、を備え、
   前記受信部は、少なくとも２つの指向性の異なる前記探査波の反射波を受信し、
   前記信号判定部は、前記受信信号に基づいて、前記水平方向における前記物体の位置と、前記物体の高さとを算出し、前記高さの算出においては前記水平方向に応じて設定される閾値を用い、算出された前記高さが所定の閾値以上の場合に前記物体が存在すると判定し、
   前記水平位置取得部は、前記ソナー部が、第１位置、および前記第１位置と異なる第２位置における前記探査波の送受信により得られた前記受信信号に基づいて、前記物体の位置を取得し、
   前記ソナー部は、前記探査波の送信方向を切り替える指向性切替部（８０）を有してなり、
   前記第２位置は、前記指向性切替部により生じる、物体検知装置。
3. 移動体に搭載され、物体を検知する物体検知装置（１）であって、
   駆動信号を生成する信号生成部（２０）と、
   入力された前記駆動信号に応じて超音波を探査波として送信する送信部（１０）と、
   超音波を受信して受信信号を生成する受信部（５０）と、
   前記送信部に対する水平方向における前記物体の位置を取得する水平位置取得部（７２）と、
   前記受信信号および前記物体の位置に基づいて、前記物体の検知判定を行う信号判定部（７０）と、
   前記送信部と前記受信部とを有してなる２つのソナー部（１００）と、を備え、
   前記受信部は、少なくとも２つの指向性の異なる前記探査波の反射波を受信し、
   前記信号判定部は、前記受信信号に基づいて、前記水平方向における前記物体の位置と、前記物体の高さとを算出し、前記高さの算出においては前記水平方向に応じて設定される閾値を用い、算出された前記高さが所定の閾値以上の場合に前記物体が存在すると判定し、
   前記水平位置取得部は、前記ソナー部が、第１位置、および前記第１位置と異なる第２位置における前記探査波の送受信により得られた前記受信信号に基づいて、前記物体の位置を取得し、
   前記第１位置に配置された前記ソナー部を第１ソナー部（１００Ａ）とし、前記第２位置に配置された前記ソナー部を第２ソナー部（１００Ｂ）として、
   前記水平位置取得部は、前記第１ソナー部および前記第２ソナー部による前記探査波の送受信により得られた前記受信信号に基づいて、前記物体の位置を取得し、
   前記第１ソナー部が送信する前記探査波は、前記第２ソナー部が送信する前記探査波とは指向性が異なっている、物体検知装置。
4. 前記駆動信号は、少なくとも２つの周波数を有し、
   前記信号判定部は、前記受信信号から前記少なくとも２つの周波数に対応する少なくとも２つの振幅を抽出し、該少なくとも２つの周波数の振幅比または差を算出した後、前記振幅比または差および前記物体の位置に基づいて前記物体の高さを算出し、前記高さが所定の閾値以上の場合に前記物体が存在すると判定する、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の物体検知装置。

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